Растения и чистота природной среды

Беспокойство ученых вызывает накопление в окружающей среде продуктов бытовой химии, в частности веществ, входящих в состав стиральных порошков. В водоемы попадает большое количество детергентов, широко, используемых для изготовления моющих средств, в производстве синтетического каучука, на текстильных фабриках и т. д. Некоторые из них очень ядовиты и уничтожают в достаточно высокой концентрации всю фауну и флору. Ядовитость их усиливается тем, что они препятствуют поступлению кислорода внутрь водоема.

Моря и океаны сильно загрязнены нефтью и нефтепродуктами. Значительное их количество поступает в гидросферу при морской транспортировке нефти, при сравнительно частых авариях нефтеналивных танкеров, а также в результате аварий на морских буровых платформах. Доля, вносимая в загрязнение гидросферы морскими буровыми установками, постоянно растет. Загрязняют морскую воду нефтью и нефтепродуктами пассажирские, грузовые и военные суда. В настоящее время существует система международных соглашений, направленных на ограничение поступления этих вредных веществ в море. Тем не менее они по-прежнему загрязняют морские просторы, ибо никакими международными соглашениями невозможно предотвратить штормовую погоду и аварийные ситуации.

Растекаясь по поверхности моря, нефть образует огромные маслянистые пятна, тянущиеся иногда на несколько тысяч километров. Это сопровождается массовой гибелью морских птиц, ибо нефть, смачивая оперение, приводит к склеиванию перьев, уменьшению защитных функций их от холода. Кроме того, попадая в пищеварительный тракт, нефть вызывает отравление птиц. На многих побережьях морские волны постоянно выбрасывают мертвых или полумертвых птиц, запачканных нефтью. Даже в Антарктиде обнаружены колонии пингвинов, измазанных нефтепродуктами.

Нефтяная пленка на поверхности морей и океанов нарушает газообмен и влагообмен между атмосферой и гидросферой, угнетает развитие планктона. Растворимые в воде компоненты нефти отравляют обитателей морей и океанов, отрицательно сказываются на вкусовых качествах мяса морских животных.

В настоящее время известно большое количество химических соединений, способных вызывать возникновение мутаций — наследственных изменений в клетках. Эти вещества также представляют большую опасность, связанную с возникновением нежелательных наследственных аномалий человека, животных и растений.

В современном химическом производстве находят применение разнообразные вещества, обладающие большой мутагенной активностью (эпоксиды, этиленимины, алкилсульфаты, сульфоны и др.). Эти и многие другие соединения прямо или косвенно попадают в организм человека через воздух, воду, продукты питания, лекарственные препараты, пищевые добавки, консерванты и т. д. Мутагенной активностью обладают многие пестициды. Из 126 обследованных пестицидов почти три четверти вызывали мутации. Среди выхлопных газов автомобилей с точки зрения мутагенной опасности имеют значение свинец, окислы азота, углеводороды, триметилфосфат. К мутагенам относятся также соли хлорной кислоты (перхлораты), встречающиеся в сточных водах.

В результате воздействия мутагенных факторов, загрязняющих окружающую среду, на микроорганизмы возможно возникновение таких форм болезнетворных вирусов, бактерий, грибов, которые обладают особо патогенными свойствами, и к которым у человека может отсутствовать иммунитет.

Возникновение мутаций не приводит, как правило, к непосредственной гибели растений, однако потомство от таких растений может иметь различные врожденные аномалии, иногда приводящие к смерти.

К опасным загрязнителям природной среды относятся канцерогенные вещества. Источники их разнообразны. Наибольшую долю канцерогенов составляют полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Типичными представителями ПАУ являются бензпирен и бензантрацен. Источниками ПАУ служат процессы синтеза при термическом разложении органических веществ (углей, сланцев, торфа, древесины), при крекинге и пиролизе нефти и нефтепродуктов. ПАУ формируются также при работе двигателей внутреннего сгорания. Так, в 1 м³ выхлопных газов автомобилей содержится около 0,5 мкг бензпирена. В наибольшей степени он загрязняет обочины дорог и придорожную полосу шириной до 20 м.

Полициклические ароматические углеводороды присутствуют не только в атмосфере, они все более накапливаются в водоемах, поступая в них вместе с паводковыми, грунтовыми и ливневыми водами. Источником бензпирена в водоемах являются сточные воды различного происхождения (коммунально-бытовые, текстильные и фенольные от коксохимических производств). В силу слабой растворимости в воде ПАУ накапливаются в донных отложениях, откуда постепенно вновь поступают в воду. Присутствие в сточных водах некоторых веществ повышает растворимость ПАУ, в том числе бензпирена.

ПАУ оказывают влияние на рост и другие физиологические процессы растений. Такие вещества, как бензпирен, бензантрацен, при увеличении концентрации вызывают деструкцию клеток корня кукурузы. Наиболее заметные изменения наблюдались в рибосомах, митохондриях, пластидах и ядрах клеток. Определенные концентрации ПАУ приводят к возникновению у растений различных аномалий, в том числе опухолей.

Наряду с ПАУ в природной среде встречается ряд химических канцерогенов иной природы, главным образом гетероциклических и азотсодержащих соединений, например алкилнитрозамины, бензидин, аминоазосоединения. Эти вещества имеют сравнительно простое строение, легко растворимы в воде. Во внешнюю среду они поступают в результате некоторых производственных процессов, имеющих место, например, в резиновой промышленности. Нитрозосоединения легко синтезируются в организмах и в природной среде из предшественников, которыми могут быть нитриты, нитраты, а также вторичные амины. Некоторые пестициды могут представлять канцерогенную опасность, поскольку обладают способностью превращаться в канцерогенные продукты. Среди гербицидов, подвергающихся нитрозированию, в первую очередь следует отметить карбаматы, производные мочевины и триазинов.

Канцерогенной активностью обладают также свободные радикалы различных соединений, обнаруженные в атмосфере ряда городов, например, в Лос-Анджелесе. Неудивительно, что имеется тенденция к повышению частоты заболеваемости раком легких в городах по сравнению с сельской местностью.

В Институте физики АН Грузинской ССР установлено, что концентрация ионов металлов в молекулах ДНК и РНК заметно возрастает при злокачественной трансформации клеток. Исследователи обнаружили, что повышенная концентрация того или иного металла прямо связана с возникновением опухоли в том или ином органе. По этой причине ученые полагают, что загрязнение окружающей среды металлами приводит к накоплению их в молекулах нуклеиновых кислот, в результате чего нарушается нормальное функционирование клеток.

Несмотря на незначительное в ряде случаев содержание канцерогенов во всевозможных выбросах, общее их поступление в биосферу Земли в настоящее время выражается значительными цифрами.

Пристальное внимание исследователей привлекает проблема загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами. Радиоактивные элементы могут попадать в окружающую среду в результате взрывов атомных и водородных бомб. Испытания ядерного оружия в 50-х годах привели к выпадению радиоактивных осадков. В них был обнаружен стронций-90, который, поступая в организм вместе с кальцием, накапливается в костях людей. В результате этого повышается вероятность заболевания раком, возникновения генетических аномалий, уменьшения продолжительности жизни.

В 1963 г. был подписан договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой, сыгравший важную роль в прекращении эскалации загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами. Однако нельзя сказать, что проблема эта снята с повестки дня. И сегодня некоторые страны, не присоединившиеся к договору, продолжают проведение ядерных испытаний.